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[书籍教材] 污水源热泵技术

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签到天数: 748 天

[LV.9]以坛为家II

发表于 2014-10-10 11:49:36 | 显示全部楼层 |阅读模式
污水源热泵技术
污水源热泵是利用污水处理厂出水量大,水质稳定,常年温度在l 32 5℃等特点,以污水作为热源进行制冷、制热循环的一种空调装置。污水源热泵具有热量输出稳定、COP值高、换热效果好、机组结构紧凑等优点,是实现污水资源化的有效途径。污水源热泵比燃煤锅炉环保,污染物的排放比空气源热泵减少4 0 以上,比电供热减少70 以上。它节省能源,比电锅炉加热节省23以上的电能,比燃煤锅炉节省l2以上的燃料。由于污水源热泵的热源温度全年较为稳定,其制冷、制热系数比传统的空气源热泵高出4 0 左右,其运行费用仅为普通中央空调的50%~60%因此,污水源热泵有着广阔的应用前景,但其使用还需解决以下问题:清洁技术的选择、系统形式的选择、污水源水温 流量的问题以及其保证性和经济性问题。
1污水源热泵工作原理及分类
污水源热泵的技术状况和经济性与热源/ 热汇的特点密切相关。对热泵系统来说,理想的热源/ 热汇应具有以下特点:在供热季有较高且稳定的温度,可大量获得,不具有腐蚀性或污染性,有理想的热力学特性,投资和运行费用较低。在大多数情况下,热源/ 热汇的性质是决定其使用的关键。
污水源热泵采用污水作为水源热泵的热源/热汇,它具有以下特点:产生量大,几乎全年保持恒定的流量;夏季温度低于室外温度,冬季高于室外温度,而且在整个供暖季和供冷季,水温波动不大;含有大量的热能,据估计,城市社区产生的废热40%含在污水中。因此,污水与热泵一起使用为区域供热供冷提供一种理想的热源/ 热汇。
污水源热泵系统其供暖系统原理和普通水源热泵相同,主要由压缩机、冷凝器、蒸发器和节流机构构成一个最简单的蒸汽压缩式热泵装置作为供热系统的热源。它通过蒸发器从污水中吸取热量Q ,在冷凝器中放出热量Q (Q =Q +w)供给供热系统。这种供热系统只要消耗少量的电能W ,便可得到满足房间供热所需要的热量Q
污水源热泵系统按照其使用的污水的处理状态可分为以未处理过的污水作为热源/ 热汇的污水源热泵系统和以二级出水或中水作为热源/ 热汇的污水源热泵系统;根据污水与热泵的热交换部分是否直接进行热交换,可分为间接利用系统和直接利用系统;从工况转换方式上看,大体可分为两种:一种是通过四通换向阀的换向来实现制热工况和制冷工况的转换;另一种是水切换式,即通过阀门改变水流方向来实现工况转换。
2与其他热泵系统的简单比较
将污水热能利用系统与地下水水源热泵系统和燃气锅炉供热+ 普通空冷空调供冷相结合的供能方式进行了比较,其结论从设备投资上看:在计增容费的情况下,污水热能利用系统最少,为地下水热泵系统的841 0%,为燃气+空冷空调系统的7708%;在不计增容费的情况下,污水热能利用系统的设备投资为地下水水源热泵系统的8 13 2 ,为燃气+ 空冷空调系统的22708%。从年运行费用上看:燃气+空冷空调系统的运行费用最高,地下水水源热泵系统次之,污水水源热泵系统为最低。3种供能方式的年运行成本以污水热能系统最低,仅为燃气+空冷空调系统的4619%、为地下水热泵系统的7250%。在投资有效期内(20年考虑),综合比较3种方案的费用,污水水源热泵系统的总运行费用大约是地下水水源热泵系统的7 0 左右,是燃气+ 空冷空调系统运行费用的4 5 左右。由此可见,污水水源热泵系统比其它两方案更具经济性。总的来说,污水热能利用系统的经济性是十分显著的。
3实例介绍
以山东建筑大学某教学楼为例,分别采用空气源热泵、地源热泵和污水源热泵3种不同的供暖方式。充分验证污水源热泵系统的经济性和环保特性。
方案一采用污水水源热泵系统。本方案可以充分利用学校的中水系统。利用中水管线将水输送到用户处。采用半集中式系统进行供热。该系统工程建设期短。运行稳定。工作性能较好。操作简单。无须设专人管理。但是该技术目前在我国还未成熟。
方案二采用燃气/空气源热泵系统。本方案系统简单,初投资较低,其主要缺点是在夏季高温和冬季寒冷天气时,热泵的效率大大降低。系统制热量随室外空气温度降低而减少,这与建筑热负荷需求趋势正好相反。此外,在供热工况下空气源热泵的蒸发器上会结霜,需要定期除霜。
方案三采用地源热泵系统。该系统大大提高了一次能源的利用率,具有高效节能的优点 。迄今为止,制约该系统在我国应用的主要障碍是地下埋管的初投资较高,政府、建筑设计人员和公众对这一技术还缺乏了解。
该工程空调面积约1 000 m2,在各方案的比较过程中.取济南市的暑期为90 d,供热期为120 d
方案二采用上海某厂家生产的SA30CDH型双机风冷热泵机组,其制冷性能系数为256,供热性能系数为296
方案三采用竖井埋管和水/水热泵机组系统,埋管总长为1 600 131
3.1运行费用比较
根据日本某公司对不同供冷(供热)方式的经济分析结果,污水源热泵系统与传统的制冷加锅炉系统相比,可节约40%的运行费用,比空气源热泵系统节约30%。
根据北京高碑店污水处理厂的污水源热泵系统试验工程测得的数据,与燃气和空气源热泵系统、地下水水源热泵系统相比.污水源热泵系统的运行费用最少,在投资有效期(20 a)内,污水源热泵系统的总运行费用大约是地下水水源热泵系统的70%左右,是燃气和空气源热泵系统运行费用的45%左右。据有关资料显示,污水源热泵系统与地源热泵系统的运行费用都仅为普通中央空调系统的50 60%。
3.2排入环境的CO2,和NOx
据文献介绍,与传统空调方式相比,污水源热泵集中空调系统。可减少CO 的排放量40%~5l%,减少NO 排放量36%~49%;分散空调系统可减少CO 的排放量13%,减少NO 排放量13%。
结论
①驱动能源的消耗方面,燃气和空气源热泵系统耗能最少,污水源热泵系统与地源热泵系统则较高,但考虑其综合经济效益,当功率低于250kW 时,电动热泵比燃气热泵的效益好。
假定电力增容费、燃气增容费不计算在系统初投资内, 污水源热泵的初投资为l 18381元/kW,燃气和空气源热泵的最少.仅为5222元/kW ,而地源热泵系统的最多.达到l 64093元/kW。由此可见.地源热泵系统的初投资是燃气和空气源热泵系统的3倍多,而污水源热泵系统的初投资仅为地源热泵系统的70%左右。
如果将两项增容费计人初投资,污水源热泵系统为1 44317元/kW,是3种方案中最低的,仅为另外两种方案的76%左右。
4 污水源热泵应用前景
热泵技术的研究及应用在国内已进行多年,在油田领域,特别是稠油油田热污水资源丰富,推广应用热泵技术具有较大的潜力。
(1)在稠油油田开采过程中,油井产液中带有大量的温度较高的工业污水,污水不能全部回用油田注汽锅炉,部分处理合格后排放或回注到地层,造成大量的热能浪费。热泵技术实现低位热能的资源的再利用,用于供热站和原油处理站等设备及人员相对集中的工作场所的保温,实现稠油油田余热利用的目的;
(2)在目前91#原油集输处理站,原油加热转输依靠蒸汽换热降粘来完成,若对处理后的13x104m3d50℃左右的污水降低56℃,从中可提取8x104kW 的热量用于原油外输,况且已有使用热泵进行稠油原油输送的试验与应用;
(3)也可以为供热站、原油集输站、综合采油队等人员密集的工作场所提供生活用热水,洗涤化学器皿。


水源热泵是中央空调系统主机的一种,提问者可能的对比是水源热泵和风冷热泵的对比吗?

所谓污水源热泵,主要是以城市污水做为提取和储存能量的冷热源,借助热泵机组系统内部制冷剂的物态循环变化,消耗少量的电能,从而达到制冷制暖效果的一种创新技术。与其他热源相比,污水源热泵的技术关键和难点在于防堵塞、防污染、与防腐蚀。


简单解释水源热泵和风冷热泵都是冷暖空调,水源热泵是通过地下水达到冷却制冷剂的效果,节能效果较好,但是由于打井和冷却水泵的造价,总体上价格较贵。风冷热泵是通过风对制冷剂达到冷却效果,由于风的冷却效果有限,所以节能效果较差,但是系统上减少了打井和冷却水泵的造价,所以总体的价格比较便宜。个人意见,可能总结的不全面,见谅

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[LV.10]以坛为家III

发表于 2014-10-10 15:12:11 | 显示全部楼层
得不到的永远在骚动~.~命中有时终时有,命中无时莫强求。楼主我永远顶你!您就粉一个吧

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[LV.8]以坛为家I

发表于 2014-10-15 14:52:38 | 显示全部楼层
小手一抖 经验到手 为了升级 到处游走 纯 属路过 马上飘走

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[LV.10]以坛为家III

发表于 2017-8-11 10:55:47 | 显示全部楼层
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[LV.10]以坛为家III

发表于 2017-9-5 08:14:09 | 显示全部楼层
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